EMC试题答案.pdf

第一章 1、基本定义：EMC、EMI、EMS EMC：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事 物构成不能承受的电磁骚扰的能力。 电磁兼容的两个方面：电磁干扰 EMI、电磁敏感度 EMS。 电磁干扰：由电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。 电磁敏感度：在存在电磁骚扰的情况下，装置设备或系统不能避免性 能降低的能力。 2.骚扰源定义、主要原因、如何控制；发射或传播干扰分为哪几种？ RE、CE 定义、含义、传播途径与机理。 电磁骚扰源：可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生 命物质产生损害作用的任何形式的自然或电能装置 （自然电磁骚扰源 和认为电磁骚扰源） 。 主要原因：无论在任何条件下，只要0di dt 时，都会产生电磁噪声， 而电磁噪声占据了电磁骚扰的主要部分。 控制：除了从源的机理着手降低其产生电磁噪声的电平之外，广泛使 用的方法有：屏蔽、隔离、滤波、接地。 电磁噪声的传播方式从大类分：传导发射（CE） 、辐射发射（RE） 。 传导发射：主要指通过电源线、信号线、控制线和其他金属体传播的 电磁噪声。从广义上说，传导发射还包括不同设备、不同电路使用公 共地线或公共电源线所产生的公共阻抗耦合。 辐射发射：只从空间进行的传播。可以包括静电耦合、磁场耦合以及 电磁耦合。主要涉及线与线、机壳与机壳、天线与天线之间的耦合或 三者之间的交叉耦合；此外还包括场与线、天线、机壳之间的耦合。 （分近场耦合和远场耦合） 2、 EMI 的三要素、如何预防和降低？ EMI 三要素： 传导和辐射电磁波的源； 电磁波借以发射或传导的传播媒介； 从接收到得信号中深受干扰的接收器。 预防和降低：三要素只要消除其一，EMI 就不会发生。只要设法减弱 发射源的信号电平或者切断传播途径或者对接收器进行保护而使其 免受干扰。 3、 电磁辐射干扰中近场与远场的概念 近场与远场的区别主要在于传播距离与波长之间的关系， 当两者之比 较小时（15.915） ，传播形式为远场耦合。 4、 为什么要对电磁干扰加以规范？ 5、 标准的定义、如何看图、EMC 试验结果的评价、重要的术语及 定义。 (电磁)发射 (Electromagnetic) Emission 从源向外发出电磁能的现象。 (性能)降级 Dagradation(Of Performance) 装置、设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。 电磁骚扰 E1ectromagnetic Disturbance 任何可能引起装置、 设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产 生损害作用的电磁现象。 电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化。 电磁干扰 E1ectromagnetic InterferenceEMI 由电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。 电磁噪声 Electromagnetic Noise 一种明显不传送信息的时变电磁现象，它可能与有用信号叠加或组 合。 (对骚扰的)抗扰性 Immunity (to a Disturbance) 装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力 (电磁)敏感性 (Electromagnetic) SusceptibilityEMS 在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能 力。 (骚扰源的)发射电平 Emission Level (of a Disturbing Source) 用规定方法测得的由特定装置、 设备或系统发射的某给定电磁骚扰电 平。 (来自骚扰源的)发射限值 EmissionLimit(from a Disturbing Source) 规定的电磁骚扰源最大发射电平。 发射裕量 Emission Margin 装置、设备或系统的电磁兼容电平与发射限值之间的差值。 抗扰性电平 ImmunityLevel 将某给定电磁骚扰施加于某一装置、 设备或系统而其仍能正常工作保 持所需性能等级时的最大骚扰电平。 抗扰性限值 Immunity Limit 规定的最小抗扰性电平。 抗扰性裕量 Immunity Margin 装置、设备或系统的抗扰性限值与电磁兼容电平之间的差值。 (电磁)兼容裕量 (Electromagnetic) Compatibility Margin。 装置、设备或系统的抗扰性限值与骚扰源的发射限值之间的差值。 有关发射电平、抗扰性电平、兼容性电平之间的关系见图。 第二章 1、电磁环境产生的有害影响有哪几种表现形式、影响机理、原因、 途径 电磁环境的有害影响主要表现为： 接收机等敏感设备性能降级； 机电设备、电子线路、元器件等误动作； 烧毁或击穿元器件； 电爆装置、易燃材料等意外触发或点燃等。 电磁环境产生有害影响的基本途径是： 预期和非预期发射通过敏感设 备的接收通道，如天线、传输线、电源线、壳体等进入系统，以及对 非预期能量的响应或由于非预期响应而进入系统。 电磁环境分析主要是估计最恶劣的环境电平。 2、电磁骚扰源的主要特性表征 电磁骚扰的特性可以由以下七项参数描述： 1 规定带宽条件下的发射电平（规定带宽条件下的发射电平 就成为电磁骚扰的重要特性） ； 2 频谱宽度（频谱宽度是决定电磁骚扰频率范围的重要指 标） ； 3 波形（波形是决定电磁骚扰频谱宽度的一个重要因素） ； 4 出现率（按电磁骚扰的出现率可分为周期性骚扰、非周期 性骚扰和随机骚扰三种类型，周期性骚扰和非周期性骚扰一般 都是功能性的，随机骚扰可能是一种冲击噪声） ； 5 辐射骚扰的极化特性（骚扰场强矢量的方向随时间变化的 特性，取决于天线的极化特性） ； 6 辐射骚扰的方向特性（骚扰源朝空间各个方向辐射电磁骚 扰） ； 7 天线有效面积（表征敏感设备接收骚扰场强能力的参数） ； 3、干扰量的频域表征与时域表征又何特点和异同？ 电磁干扰的表征基本上有两种：频域表征和时域表征。 频域表征：用与频率有关的频谱特性来表示； 时域表征：用与时间有关的特性来表示； （幅值、前沿、宽度等） 4、电磁干扰的 波形与频谱密度关系，测量接收机带宽与检波方式关 系 波形是决定电磁骚扰频谱宽度的一个重要因素。以脉冲波形为例，由 于脉冲频谱中的低频含量主要取决于脉冲的面积， 而高频含量与脉冲 前后沿的陡度有关，前后沿越陡，所占频谱宽度就越宽。因此，从减 小骚扰的角度考虑，脉冲前后沿时间应尽可能缓慢。 5、理解 EMC 接收机的过载 过载系数有确切定义，表述如下：正弦输入信号最大幅值与指示仪表 满刻度偏转时输入幅值之比，对应于这一最大输入信号，接收机检波 器前电路的幅度特性偏离线性应不超过 1dB。 这一解释显然是对模拟接收机而言。实际工程中，对所有测量接收机 都有一个正确使用，并防止非线性出现带来测量误差的问题。 测量接收机的过载问题， 值得注意的是， 过载的定义不同于字面定义， 即把过载使用，仅仅理解为防止接收机烧毁防止接收机烧毁。 6、 从 CE 和 RE 模型上看传导干扰源的常规处理方法， 传输通道常 规处理方法有哪些？ 传导干扰源的处理传导干扰源的处理 (1)如果传导干扰源是产生强电磁场元件，如线圈、变压器等，在布布 置时置时应远离接收器或加以屏蔽远离接收器或加以屏蔽。 (2)如果传导干扰源是频率相同的电路，如接收机的高频放大、输入 及振荡电路，它们之间的交链容易引起自激振荡，因此布置应相隔远布置应相隔远 些些。 (3)移去移去对系统工作无用的无用的、有潜在的干扰设备的电源电源。 (4)应尽可能使设备工作在设计曲线线性最好的部分尽可能使设备工作在设计曲线线性最好的部分， 以便输出所含 谐波分量最小。 (5)如果干扰源的工作波形是脉冲形状如果干扰源的工作波形是脉冲形状，应控制跃变时间应控制跃变时间。 (6)电弧放电： 当两个物体之间的电位差大到足以使它们之间的绝缘 击穿时就会产生电弧。因此要尽量避免出现电弧放电要尽量避免出现电弧放电。 B B） 传输通道的处理传输通道的处理 (1) 缩短电磁干扰传输通道的长度，使电路中的导线尽量短； (2) 将带有电磁干扰的导线和元件与连接接收器的布线隔离； (3) 将带有电磁干扰的元件的回线与接收器回线隔离开来； (4) 用粗的隔离线和隔离套来减少级间的电容耦合； (5) 各级电路的连接导线应尽可能缩短，尤其是高频电路布置； (6) 对高频电路，应尽量避免平行排列导线，特别不能像低频电路 那样将各种导线扎成一束。 (7) 减小引线电感，以使感应电压减到最小。 (8) 产生电磁干扰的元件应尽量靠近与它们相关联的负载， 以使耦 合路径最短； (9) 由同一电源总线馈电的几个设备之间，必须用旁路电容去耦。 (10) 滤波器对于防止干扰以及把信道中的能量输送到指定的设备 上是很重要的。 7、传导噪声与辐射噪声区别、相同点、不同点？ 7、 电磁干扰量值的表示 在 EMC 测量中干扰的幅度可用功率来表示：PdBm=10lgPdBm=10lg（PmW/1mWPmW/1mW） 亦可用干扰电压来表示： UdBuv=20lgUdBuv=20lg（Uuv/1uvUuv/1uv） 电压与功率的对应关系符合： 2 PUR 对于 50系统，1mW 0dBm=107dBuV 1mW 0dBm=107dBuV 或或 1uV 0dBuV 1uV 0dBuV = =- -107dBm107dBm 例例 1 1：当测试功率下降为原来的一半时当测试功率下降为原来的一半时（P2=P1/2P2=P1/2） ，） ，用用 dBdB 表示表示，计计 算功率下降多少算功率下降多少? ? P(dB)=101g(P1P2)=10lg2=3(dB) 即功率下降 3dB。 例例 2 2：当测试电压下降为原来的一半时当测试电压下降为原来的一半时(V2=V1(V2=V12)2)，用用 dBdB 表示表示， 计算电压和功率下降多少计算电压和功率下降多少? ?并计算此时功率下降的线性值并计算此时功率下降的线性值。 V(dB)=201g(V1V2)=20lg2=6(dB) P1P2= V12V22=4 P(dB)=101g(P1P2)=10lg4=6(dB) 即电压和功率都下降 6dB，功率下降为原功率的 14 dBmdBm 与与 dBuVdBuV 的换算的换算 dBuVdBuV 与与 dBuAdBuA 的换算的换算 8、 在天线系统一定或增益一定时，场强与发射功率、空间距离 R 的关系式 30 tt E R GP 含义是什么？ Et 场强（V/m） Gt 发信天线增益（dB） Pt 发射功率（W） 9、 关于环境电平的定义、修正、6dB 的含义 电磁环境电平定义：在规定的试验地点和时间内，当试验样品尚未通 电时，已存在的辐射及传导的信号和噪声电平。 假设 EUT 未通电时，接收机读数为 U1； 假设 EUT 接通后，接收机读数为 U2； 假设 EUT 的真实发射测量值为 Ut, 则： 222 2t1 UUU Ut 可以由两次测量数据中解出。 在 EMC 测量中，用 U2 代替 Ut，测量误差控制在 1dB 之内。 第三章、设备 1、EMC 测量接收机的特点（与一般接收机相比） 、重要注意事项 一般系统中用的接收机是用于再现一般系统中用的接收机是用于再现( (恢复恢复) )信号信号； 最关注的是：灵敏度、速度及与此相关的质量 测试接收机是用来定量测试干扰存在的量值测试接收机是用来定量测试干扰存在的量值； 最关注的是：干扰的能力（能量） ； 干扰的能力包括：幅度、频率、时间及带宽特性。 因此，测试接收机不但对准确度提出了很高的要求。而且对带宽 特性、互调特性也有严格的要求。 测量接收机使用中应注意的四个问题测量接收机使用中应注意的四个问题： (1)(1)防止输入端过载防止输入端过载 输入过载有两方面的含义：测量失真测量失真和烧毁。 输入到测量接收机端口的电压过大时，轻者引起系统线性的改变， 使测量值失真，重者会损坏仪器，烧毁混频器或衰减器。使用时一定 先确认有无直流电压存在，必要时串接隔直电容。 (2)(2)选用合适的检波方式选用合适的检波方式 实际干扰信号基本形式可分为三类：连续波、脉冲波和随机噪声。 对于脉冲干扰信号，峰值检波可以很好地反映脉冲的最大值。准峰 值检波器最为合适，加权系数随脉冲信号重复频率的变化而改变，频 率低的脉冲信号引起的干扰小。用平均值、有效值检波器测量脉冲信 号，读数也与脉冲的重复频率有关。 (3)(3)测试前的校准测试前的校准 测量接收机的校准信号是一种具有特殊形状的窄脉冲， 以保证在接收 机工作频段内有均匀的频谱密度。 (4)(4)测试信号的预选测试信号的预选 对于脉冲类的宽带信号，在混频器前进行滤波(也称为预选)，可避免 发生过载现象。若宽带信号的时域峰值幅度超过混频器的过载电平， 便会发生过载情况。 2、EMI 测试的主要附件，测试设备的基本组成 1 电流探头 电流探头是测量线上非对称干扰电流的卡式电流 传感器； 2电源阻抗稳定网络 3测量天线 4、功率吸收钳 5天线塔与转台 EMI 自动测量系统主要由测量接收机和各种测量天线、传感器及电源 阻抗稳定网络组成 3、EMS 的设备组成 用于电磁抗扰度或电磁敏感度测试的设备由三部分组成： 干扰信号产生器干扰信号产生器和功率放大器类设备； 天线、传感器等干扰信号辐射与注入设备辐射与注入设备； 场强和功率监测设备场强和功率监测设备。 4、定性检测设备的基本组成、与标准系统的异同 1、频谱分析仪 2、示波器 3、CASSPER 虚拟暗室 EMI 测试系统 4、EMSCAN 电磁干扰扫描测量系统 第四章、保障条件 1、试验里的基本要求、辐射与传导静态环境电平如何定义、有何要 求 EMC 实验室的具体使用要求（标准） ： EUTEUT 断电和所有辅助设备通电时断电和所有辅助设备通电时测得的电磁环境电平至少低于环境电平至少低于 规定的极限值规定的极限值 6dB6dB； 电源线上的传导环境电平应在断开传导环境电平应在断开 EUTEUT，但连接一个等效电阻但连接一个等效电阻 负载情况下测量负载情况下测量； 吸波材料的反射损耗在 10dB 以上； 接地平板的面积应不小于 2.25m2，其短边不小于 760mm。 接地平板应高于屏蔽室地板 1m，并且良好搭接，搭接条长宽比 不大于 5：1。 2、开阔场地的基本要求，归一化场地衰减的定义，理想化的开阔场 地是什么样？ 开阔试验场的基本结构应是周围空旷周围空旷，无反射物体无反射物体，地面地面为平平 坦坦而导电率均匀的金属接地表面。 场地按椭圆形设计， 场地长度不小于椭圆焦点之间距离的 2 倍， 宽度不小于其 173 倍； 具体尺寸的大小一般视测试频率下限的波长而定。 实际电磁辐射干扰测试时实际电磁辐射干扰测试时，EUTEUT 和接收天线分别置于椭圆场地和接收天线分别置于椭圆场地 的两个焦点位置的两个焦点位置。 EUT 到接收天线的距离定为 3m，10m，俗称 3m 法，10m 法。 定义：一对天线分别垂直和平行于地面放置，通过电缆，分别与发射 源和接收机连接，则发射天线源电压发射天线源电压 UT(dB)UT(dB)与接收天线终端测得的与接收天线终端测得的 接收电压接收电压 UR(dB)UR(dB)之差称为开阔试验场的场地衰减之差称为开阔试验场的场地衰减(dB(dB)；然后，再用 场地衰减(dB)减去两个天线的天线系数 AFT(dB)和 AFR(dB)，所得结 果称为归一化场地衰减归一化场地衰减。 AN = UTURAFTAFR 式中： UT发射天线输入电压，dBuV； UR接收天线输出电压，dBuV； AFT发射天线系数，dB； AFR接收天线系数，dB。 理想的开阔试验场是在自由空间内放置一个平直的、 无限延伸的金属 导电平面所形成的空间。 3、屏蔽暗室的基本要求、2 项重要参数、3 项评价参数 明确是作军标测试还是民标测试，或两者兼顾； 是 1 m 法、3m 法还是 10m 法测试； 工作频率范围一般定为 14kHz18GHz，个别实验室要求频率上 限为 40GHz； 预留 EUT 空间依具体情况而定； 屏蔽效能要求； 归一化场地衰减指标归一化场地衰减指标：在规定频段内，场地衰减偏差不超过减偏差不超过 4dB4dB； 场地均匀性要求场地均匀性要求：在规定频段内，场地均匀性偏差在偏差在 0 06dB6dB 之间之间。 屏蔽暗室的性能评价屏蔽暗室的性能评价： 一是屏蔽体的屏蔽效能一是屏蔽体的屏蔽效能； 二是对开阔测试场的模拟程度二是对开阔测试场的模拟程度，用归一化场地衰减衡量用归一化场地衰减衡量； 三是测试平面内场的均匀性三是测试平面内场的均匀性。 4、TEM 与 GTEM 的定义、GTEM 有何优缺点 GTEM 横电磁波传输小室采用同轴及非对称矩形传输线设计原理横电磁波传输小室采用同轴及非对称矩形传输线设计原理，为 避免内部电磁波的反射及产生高阶模式和谐振，总体设计为尖劈形总体设计为尖劈形。 输入端口采用 N 型同轴接头， 而后渐变至非对称矩形传输以减少结构 突变所引起的电波反射。为使 GTEM 内部达到良好的阻抗匹配与较大良好的阻抗匹配与较大 的可用体积的可用体积，选取并调测了合适的角度、芯板宽度和非对称性(见图 42)。 为使球面波从源输入端到负载不产生时间差和相位差为使球面波从源输入端到负载不产生时间差和相位差，并具有良并具有良 好的高好的高低频特性低频特性， 终端采用电阻式匹配网络与高性能吸波材料组合成终端采用电阻式匹配网络与高性能吸波材料组合成 的复合负载结构的复合负载结构。 第五章、方法 1、EMC 测试的设备与步骤 首先应根据 EMC 测试的目的选定标准和测试方法选定标准和测试方法； 电磁兼容性测试依 据标准的不同，有许多种测量方法，但归纳起来可分为四类： 传导 发射测试； 辐射发射测试； 传导敏感度(抗扰度)测试； 辐射敏感度(抗 扰度)测试。在选定项目并确定所依据的标准条例后制定试验大纲和制定试验大纲和 测试细则测试细则； 其次是 EMC 测试准备：试验场地条件试验场地条件；环境电平要求环境电平要求；试验桌试验桌；测测 量仪器和被测设备的隔离量仪器和被测设备的隔离；敏感性判别准则敏感性判别准则；被测设备的放置被测设备的放置。 最后是按步骤进行测试： 检查测量仪器； 分项测试分项测试； 出具测试报告出具测试报告； 测试的一般步骤： 1制定试验大纲和测试细则 2 确定所依据的标准：测试标准中包含两方面的信息：一是测试 要求， 二是测试方法 3 交换试验接口信息 4 检查测量仪器 5 开始分项测试： （1）按被测件进行测试（2）按测试项目顺序 进行测试 6 出具测试报告 2、EMS 的干扰判断准则(判据) 在传导和辐射抗扰度试验中， 按照要求对被测设备的电源线或天线输 入端注入干扰电平，或以规定的电场强度通过辐射加到被测设备上， 必须有故障或性能降低的度量必须有故障或性能降低的度量， 以便确定被测设备是在规定极限值内 或在规定极限值外。 敏感性判别的标准一般由被测方提供敏感性判别的标准一般由被测方提供， 并实施监视和判别并实施监视和判别， 以测量 或观察的方式确定性能降低的程度。 敏感性判别准则应由产品设计者设定敏感性判别准则应由产品设计者设定， 并报批或审定并报批或审定-至关重要至关重要。 3、环境电平如何测量，如何修正？ 测试须在被测件(EUT)不工作但背景